JP4914098B2 - アルミニウム合金鋳造板の製造方法 - Google Patents
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図1 、2 に、本発明における双ロール式連続鋳造法を模式的に示す。図1 は縦型 (垂直型) で、水平に配置された両方の双ロールが溶湯と略同時に接触する場合を示している。また、図2 は横型 (水平型) で、上下方向に配置された両方の双ロールの内、下方のロールが溶湯と先に接触する場合を示している。
本発明において、双ロール鋳造の方式は、縦型 (双ロールが略水平方向に並ぶ) でも、横型 (双ロールが略垂直方向に並ぶ) でも良い。縦型では、凝固距離を大きく取ることができ、接触時間が長くなることから、鋳造速度の増加が可能となり、生産性が向上するなどの特徴がある。したがって、これら特徴を考慮して、横型と縦型との双ロール鋳造を使い分ける。
このため、本発明では、前提として、鋳造速度乃至双ロールの周速vを20m/min 以下と遅く (小さく) する。この鋳造速度乃至双ロールの周速vを20m/min を越えて大きくすると、本発明の一方向凝固を適用しても、空隙などの鋳造欠陥の原因となる溶湯の渦流が発生しやすくなる。このため、固液共存温度領域の広いAl-Mg 系アルミニウム合金板では、凝固した鋳造板の板厚中心部の欠陥を抑制できなくなる。したがって、鋳造速度乃至双ロールの周速vは20m/min 以下とする。
以下に、本発明の特徴的な要旨である、双ロールの片側のロールの表面側から溶湯の凝固を開始させる一方向凝固につき説明する。
図1 に示すように、両方の双ロール1 、2 が水平に配置され、これら双ロール1 、2 が溶湯3 と略同時に接触する縦型などの場合には、例えば、片側のロール2(図の左側のロール) を高温とし、その表面2aの温度を、Al-Mg 系アルミニウム合金 (溶湯) の液相線温度以上に高くする。
液相線温度は合金の溶解による実測によっても求められるが、本発明における、Al-Mg 系アルミニウム合金 (溶湯) の液相線温度は、係数-5.43 に、Al-Mg 系アルミニウム合金のMg含有量 (質量%)を乗じて、定数663 を加算して、計算により求める。即ち、前記(-5.43×Al-Mg 系アルミニウム合金のMg質量%)+663 で計算される。
また、本発明における、Al-Mg 系アルミニウム合金( 溶湯) の固相線温度も、係数-12.9 に、Al-Mg 系アルミニウム合金のMg含有量 (質量%)を乗じて、定数638 を加算して、計算により求める。即ち、前記(-12.9×Al-Mg 系アルミニウム合金のMg質量%)+638 で計算される。
横型双ロールに本発明を適用する場合には、図2 に示すように、略上下方向 (略垂直方向) に配置された双ロール10、11同士の溶湯に接触するタイミングを違えることによって実現可能となる。即ち、先ず、図2 に示すように、下方に配置されたロール11の表面11a を先に溶湯3 に接触させる。次に、上方に配置されたロール10の表面10a に接触する際の、図2 の矢印で示す、ロール10の表面10a に接触直前の溶湯 (液相)4の温度を固相線温度以上で、この固相線温度+10℃以下とする。
以上のように、本発明では、一方向凝固によって、双ロールのキス点までに溶湯を完全凝固させる。このため、上記キス点における凝固層の厚さは、鋳造板の板厚と同じとなる。なお、本発明では、鋳造される鋳造板の板厚は自由に選択される。但し、最終的に薄板を得たい場合には、鋳造板の板厚があまり厚いと、後で熱間圧延などを必要とし、双ロール連続鋳造により板を製造する利点が損なわれる。
以下に、本発明における、その他の好ましい双ロール鋳造の条件つき説明する。
ここで、効率化、量産化のためには、双ロールとして大径ロールを用いることが好ましく、双ロールのロール径Dは100 φmm以上が好ましい。ただ、双ロールのロール径Dを大きくするほど、ロール周速v乃至鋳造速度が速くなる。そして、このロール周速v乃至鋳造速度が速くなると、空隙などの鋳造欠陥の原因となる溶湯の渦流が発生しやすくなる。
双ロール式連続鋳造は、他のベルトキャスター式、プロペルチ式、ブロックキャスター式などに比して、鋳造の際の冷却速度を大きくできる利点がある。但し、双ロールによる鋳造でも、冷却速度は50℃/s以上のできるだけ大きい速度が好ましい。冷却速度が50℃/s未満では、鋳造板の平均結晶粒が50μm を超えて粗大化するとともに、Al-Mg 系などの金属間化合物全般が粗大化するか、多量に晶出する可能性が高くなる。この結果、このため、強度伸びバランスが低下し、プレス成形性が著しく低下する可能性が高くなる。また、板の均質性も低下する。
ロール潤滑剤を用いた場合、理論計算上は冷却速度が大きくても、実質的な、あるいは実際における冷却速度が実質的に50℃/s未満となりやすい。このため、双ロールとしては、潤滑剤によって表面が潤滑されていないロールを用いることが望ましい。従来では、溶湯がロール表面に接触および急冷されて、双ロール表面に造形される凝固殻の割れを防止するために、酸化物粉末 (アルミナ粉、酸化亜鉛粉等) 、SiC 粉末、グラファイト粉末、油、溶融ガラスなどの潤滑剤 (離型剤) を、双ロール表面に塗布あるいは流下させて用いることが一般的であった。しかし、これら潤滑剤を用いた場合、冷却速度が小さくなって、必要な冷却速度が得られない。
Al合金溶湯を双ロールに注湯する際の注湯温度は、液相線温度を越える温度であれば、設備的に可能な温度で良く、特に制約がない。
双ロール連続鋳造後の本発明Al-Mg 系Al合金鋳造板は、そのまま前記した各用途の部材や部品用として、成形、加工されて使用可能である。また、必要によって、均質化熱処理、焼鈍などの調質処理を施した鋳造板としても、使用可能であり、本発明範囲に含む。あるいは、本発明Al-Mg 系Al合金鋳造板を用いて、更に、均質化熱処理、冷間圧延、焼鈍などの組み合わせによって、圧延板として製造して、前記した各用途の部材や部品用としても良い。
次に、本発明Al-Mg 系Al合金の化学成分組成について以下に説明する。本発明Al合金鋳造板(あるいは双ロールに供給される溶湯)の組成は、鋳造板に要求される、強度、延性、そして強度延性バランスなどの特性から、Mgを 5質量% 以上、14質量% 以下含み、残部がAlおよび不可避的不純物からなるものとする。
空隙の平均面積率は、板の伸びなどの成形特性に影響の無い範囲として、0.5%以下は合格として評価した。空隙の平均面積率の測定方法は、Al合金鋳造板から採取した試料 (試験片) を機械研磨し、板中央部の断面組織を50倍の光学顕微鏡を用いて観察して行なう。そして、顕微鏡視野内を画像処理して、空隙欠陥と通常の組織とを識別した上で、視野内の識別できる空隙の合計面積を求め、視野面積に占める空隙の合計面積の割合(%) を、空隙率として求める。ここで、上記空隙の平均面積率とは、板の先端部と後端部とを除く、板中央部の任意の10箇所において測定した各空隙の面積率を平均化したものを言う。
7、9:仕切り、8:ヒータ、12:キス点、
Claims (2)
- 双ロール式連続鋳造方法によって、Mgを5 〜14質量% 含むAl-Mg 系アルミニウム合金鋳造板を製造する方法において、鋳造速度を20m/min 以下とし、溶湯と略同時に接触する双ロールの内の、片側の高温ロールの表面温度を、(-5.43×Al-Mg 系アルミニウム合金のMg質量%)+663 で計算される前記Al-Mg 系アルミニウム合金の液相線温度以上、前記液相線温度+30℃以下とする一方、他方の低温ロールの表面温度を、(-12.9×Al-Mg 系アルミニウム合金のMg質量%)+638 で計算される前記Al-Mg 系アルミニウム合金の固相線温度以下とし、前記低温ロールの表面側から前記高温ロール側へ溶湯の凝固を開始および進行させる一方向凝固を行いつつ連続鋳造を行なうことを特徴とする、内部欠陥を抑制したアルミニウム合金鋳造板の製造方法。
- 双ロール式連続鋳造方法によって、Mgを5 〜14質量% 含むAl-Mg 系アルミニウム合金鋳造板を製造する方法において、鋳造速度を20m/min 以下とし、略上下方向に配置された双ロールに対して、溶湯を先ず下方に配置された片側の先ロールの表面温度が(−12.9×Al−Mg系アルミニウム合金のMg質量%)+638で計算される前記Al−Mg系アルミニウム合金の固相線温度以下である表面に先に接触させた後に、溶湯を前記固相線温度以上、前記固相線温度+10℃以下の温度にて、上方に配置された片側の後ロール表面に接触させ、先に溶湯に接触した前記下方に配置された片側の先ロールの表面側から上方に向かって溶湯の凝固を開始および進行させる一方向凝固を行いつつ連続鋳造を行なうことを特徴とする、内部欠陥を抑制したアルミニウム合金鋳造板の製造方法。
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